SQL Server数据库损坏检测

  次阅读 来源:互联网(转载协议) 2016-02-18 16:45 我要评论(0)

在一个理想的世界中,不会存在任何数据库的损坏,就像我们不会将一些严重意外情况列入我们生活中的日常一样,而一旦这类事情发生,一定会对我们的生活造成非常显著的影响,在SQLServer中也同样如此,或许几年内您没有遇见过数据库中出现这类情况,而一旦遇见这类情况,往往伴随着数据的丢失,宕机,严重甚至您本身的职业生涯也会受到影响。因此对于这类情况,我们需要了解数据库损坏方面的知识,以便我们能够事前准备,事后能够处理。本篇文章会对数据库损坏的原因、现象、事前和事后的一些处理方法以及简单的修复方法进行探讨。

数据库为什么会损坏?

在了解数据库损坏之前,首先我们要了解SQLServer是如何将数据保存到数据文件(MDF、NDF等)。无论更新还是插入数据,数据都需要首先在内存中的BufferPool驻留,然后通过CheckPoint和LazyWriter等过程将内存中的数据持久化到磁盘。在这个过程中,数据脏页由内存写入持久化的IO子系统,在此期间,按照IO子系统的不同,数据可能经过这几层:

Windows(写数据一定调用的是WINDOWS API)

Windows底层的中间层(杀毒软件,磁盘加密系统)

网卡、路由器、交换机、光钎、网线等(如果IO子系统不是直连的话)

SAN控制器(如果使用了SAN)

RAID控制器(IO子系统做了RAID)

磁盘或SSD等持久化存储器

因此,数据页被写入持久化存储期间,可能经过上述列表中的几项。在经历上述过程中,硬件环境会受到很多方面的影响,比如说电压是否稳定、断电、温度过高或过低、潮湿程度等,而软件方面,由于软件都是人写的,因此就可能存在BUG,这些都可能导致数据页在传输过程中出现错误。

此外,影响磁盘的因素也包括电压是否稳定、灰尘等因素,这些也有可能引起磁盘坏道或整体损坏。

上面提到的所有因素都可以被归结为IO子系统。因此,造成数据损坏的情况绝大部分是由IO子系统引起的,还有非常非常小的概率内存芯片也会导致数据页损坏,但这部分情况微乎其微,因此不在本文的讨论之列。

上面提到的这些导致数据损坏的原因都属于天灾,还有一些人祸。比如说通过编辑器等手动编辑数据文件、数据库中还有需要Redo和Undo的事务时(也就是没有CleanShutdown)删除了日志文件(通常会导致数据库质疑)。

发现数据库损坏

在我们知道可能造成数据库的损坏原因之后,接下来我们来看SQL Server是如何监测数据库页损坏的。

在SQLServer的数据库级别,可以设置页保护类型,一共有三个选项:None,CheckSum,Torn_Page_Detection,如图1所示:

图1.页保护的三种选项

关于这三种选项,首先,请无视None,请不要在任何场景下选择该选项,该选项意味着SQL Server不对页进行保护。

其次是TORN_PAGE_DETECTION,在SQLServer中,数据的最小单位是页,每一页是8K,但是对应磁盘上往往是16个512字节的扇区,如果一个页在写入持久化存储的过程中,只写了一半的页,这就是所谓的TORN_PAGE_DETECTION,SQLServer通过每个扇区提512字节中前2位作为元数据,总共16个扇区32位4字节的元数据(页头中标识为:m_tornBits),通过该元数据来检测是否存在部分写的TORN_PAGE,但该类型的页验证无法检测出页中的写入错误,因此在SQLServer 2005及以上版本,尽量选择CheckSum。

在SQL Server2005及以上版本,引入了CheckSum,CheckSum可以理解为校验和,当数据页被写入持久化存储时,会根据页的值计算出一个4字节的CheckSum存于页头(页头中标识同为:m_tornBits),和数据在同一页中一起保存在数据库中。当数据从IO子系统被读取到内存中时,SQLServer会根据页内的值再次计算CheckSum,用该重新计算的CheckSum和页头中存储的CheckSum进行比对,如果比对失败,则SQLServer就会认为该页被损坏。

由CheckSum的过程可以看出,只有在页被写入SQLServer的过程中才会计算CheckSum,因此如果仅仅改变数据库选项的话,则页头中的该元数据并不会随之改变。

与IO相关的三种错误

通过上述CheckSum的原理可以看出,SQL Server可以检测出页损坏,此时,具体的表现形式可能为下述三种错误的一种:

823错误,也就是所谓的硬IO错误,可以理解为SQL Server希望读取页,而Windows告诉SQL Server,无法读取到该页。

824错误,也就是所谓的软IO错误,可以理解为SQL Server已经读取到该页,但通过计算CheckSum等值发现不匹配,因此SQLServer认为该页已经被损坏。

825错误,也就是所谓Retry错误。

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